郭 君，孔 鋒

( 1.清華大學(xué) 公共管理學(xué)院，北京 100084；2.清華大學(xué) 應(yīng)急管理研究基地，北京 100084；3.清華大學(xué) 中國(guó)社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究中心，北京 100084)

風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題是一個(gè)古老的問(wèn)題，但風(fēng)險(xiǎn)科學(xué)的形成則較晚。人們通常將1969年昌西·斯塔(Chauncey Starr)在《科學(xué)》雜志上發(fā)表的題為“社會(huì)效益及技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)”的文章，作為風(fēng)險(xiǎn)研究成為一門(mén)新學(xué)科開(kāi)端的標(biāo)志[1]。專門(mén)針對(duì)自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的研究則源自1980年代，美國(guó)里根政府開(kāi)始注重環(huán)境治理方面投入產(chǎn)出的效益問(wèn)題、大量資助科學(xué)家研究如何在不確定的條件下進(jìn)行合理的決策，之后自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析被廣泛應(yīng)用于應(yīng)急管理、巨災(zāi)保險(xiǎn)等領(lǐng)域[2]。發(fā)展至今，從1990-2000年的“國(guó)際減輕自然災(zāi)害十年”到2000年之后的“國(guó)際減災(zāi)戰(zhàn)略”，國(guó)際減災(zāi)理念完成了由災(zāi)后應(yīng)急到災(zāi)前防御、從關(guān)注災(zāi)害的應(yīng)急抗御發(fā)展到災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的綜合管理的轉(zhuǎn)變[3]；無(wú)論是《2005-2015年兵庫(kù)行動(dòng)框架》[4]，還是《2015-2030年仙臺(tái)減少災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)框架》[5]，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估始終是全球減災(zāi)工作的行動(dòng)重點(diǎn)之一。

由于自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)的復(fù)雜性、災(zāi)害事件發(fā)生的不確定性以及概率統(tǒng)計(jì)理論的成熟發(fā)展，概率分析法被用來(lái)量化自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)值[6]。自然災(zāi)害概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是將災(zāi)害事件看做隨機(jī)事件、歷史災(zāi)害記錄看做樣本，采用概率統(tǒng)計(jì)方法獲得某些統(tǒng)計(jì)指標(biāo)(如期望損失值、最大可能損失值等)來(lái)表征風(fēng)險(xiǎn)[1]，其已被用于多種災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中[7]，諸如崩塌[8]、滑坡[9]、洪水[10]、干旱[11]等，作為保險(xiǎn)費(fèi)率厘定、風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃、政府部門(mén)的救災(zāi)資金預(yù)算等[12]的理論依據(jù)。

自然災(zāi)害概率風(fēng)險(xiǎn)對(duì)歷史資料的依賴性，使得評(píng)估時(shí)不容忽視歷史記錄的質(zhì)量、一致性等問(wèn)題。理論上，概率統(tǒng)計(jì)結(jié)果的可靠性與樣本點(diǎn)的數(shù)量存在一定的相關(guān)關(guān)系，往往認(rèn)為樣本點(diǎn)越多、評(píng)估結(jié)果越準(zhǔn)確[13]。在自然災(zāi)害概率風(fēng)險(xiǎn)分析中，由于自然災(zāi)害事件的相對(duì)低發(fā)生率，較多的樣本點(diǎn)需要較長(zhǎng)時(shí)間的歷史記錄積累。

自然和社會(huì)環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化導(dǎo)致自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化[14]，同時(shí)科技的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展會(huì)導(dǎo)致歷史記錄的統(tǒng)計(jì)口徑不一致，久遠(yuǎn)的歷史記錄能否作為當(dāng)前災(zāi)害事件發(fā)生規(guī)律的有效樣本值得斟酌，若忽視該問(wèn)題會(huì)降低風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可靠性。然而，當(dāng)前大部分研究中使用的歷史記錄長(zhǎng)短依賴于研究區(qū)歷史記錄的建設(shè)情況，收集到的記錄從何時(shí)開(kāi)始便使用該時(shí)段的歷史記錄[15]。

鑒于此，本文通過(guò)指出自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)和歷史記錄統(tǒng)計(jì)口徑的動(dòng)態(tài)變化，揭示歷史記錄資料存在有效性問(wèn)題，即一段時(shí)期的歷史災(zāi)害記錄序列可能存在變點(diǎn)，繼而將變點(diǎn)檢驗(yàn)方法引入自然災(zāi)害概率風(fēng)險(xiǎn)歷史資料有效性檢驗(yàn)，以期從數(shù)據(jù)使用層面提高災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果的可靠性。

1 自然災(zāi)害概率風(fēng)險(xiǎn)歷史資料的有效性界定

1.1 歷史資料有效性存在的原因

1.1.1 自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)自身的動(dòng)態(tài)變化

自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)涉及復(fù)雜多變的自然-社會(huì)系統(tǒng)，隨著氣候變化和快速城市化發(fā)展，風(fēng)險(xiǎn)源所處的自然環(huán)境會(huì)發(fā)生變化，風(fēng)險(xiǎn)承受體所處的社會(huì)系統(tǒng)更是變化迅速[16-18]，不同時(shí)段尤其是跨越百年尺度以上甚至數(shù)十年尺度的自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)相差較大。災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化[19]使得不同時(shí)段的歷史記錄服從的概率分布函數(shù)可能不一致，進(jìn)而影響概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的有效性。

當(dāng)前自然災(zāi)害動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)成為研究的重點(diǎn)之一。從初步認(rèn)識(shí)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)到IPCC特別報(bào)告指出其動(dòng)態(tài)變化性[20-25]，從全球減災(zāi)恢復(fù)機(jī)構(gòu)(GFDRR)2014年發(fā)布的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法報(bào)告[26]到2016年的災(zāi)害動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析方法報(bào)告[27]，顯示了災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的研究已由靜態(tài)發(fā)展到動(dòng)態(tài)。其中，IPCC在《管理極端事件和災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)推進(jìn)氣候變化適應(yīng)特別報(bào)告》中指出災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)不僅取決于極端氣候本身，而且還取決于承災(zāi)體的暴露度和脆弱性，極端氣候、暴露度和脆弱性均受到各種自然和人為因素的影響，其中包括人為氣候變化、自然氣候變率和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展(高信度)[28]。

一方面，風(fēng)險(xiǎn)源的動(dòng)態(tài)性已被證實(shí)。當(dāng)前的自然系統(tǒng)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離了初始狀態(tài)，相對(duì)于過(guò)去，風(fēng)險(xiǎn)源的發(fā)生規(guī)律已經(jīng)發(fā)生變化[29]；而且未來(lái)自然系統(tǒng)會(huì)繼續(xù)改變，風(fēng)險(xiǎn)源的發(fā)生規(guī)律也仍將改變[30]。IPCC第五次評(píng)估報(bào)告關(guān)于已觀測(cè)到的氣候系統(tǒng)的變化研究指出，“氣候系統(tǒng)的變暖是毋庸置疑的。大氣和海洋已變暖，積雪和冰量已減少，平均海平面已上升，大氣中溫室氣體濃度已增加”等；針對(duì)未來(lái)氣候系統(tǒng)的可能變化研究指出，“很可能的是熱浪發(fā)生的頻率更高、時(shí)間更長(zhǎng)，很多地區(qū)的極端降水的強(qiáng)度和頻率將會(huì)增加。海洋將持續(xù)升溫和酸化，全球平均海平面也將不斷上升”等[31]。在氣候系統(tǒng)已經(jīng)并且仍將發(fā)生變化的同時(shí)，陸地系統(tǒng)也已經(jīng)并且仍將發(fā)生變化。人類(lèi)已經(jīng)并仍將繼續(xù)改造地表覆蓋、開(kāi)發(fā)利用土地[32]，如道路和房屋的修建、農(nóng)田的開(kāi)墾、森林和濕地的開(kāi)發(fā)等。

另一方面，風(fēng)險(xiǎn)承受體的動(dòng)態(tài)變化也被證實(shí)。當(dāng)前的人類(lèi)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)相對(duì)于過(guò)去已經(jīng)發(fā)生變化，并且未來(lái)仍將繼續(xù)改變，風(fēng)險(xiǎn)承受體的脆弱性受物理、社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)因素的共同影響[14]，已經(jīng)發(fā)生了變化并且未來(lái)仍會(huì)繼續(xù)改變，而且是自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)中變化最快的一個(gè)成分。聯(lián)合國(guó)減災(zāi)署發(fā)布的《2011年減輕災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)全球評(píng)估報(bào)告》指出，城市化和工業(yè)化的發(fā)展以及人口的增加使得人類(lèi)不斷向著洪泛區(qū)、海平面地勢(shì)低區(qū)、滑坡泥石流易發(fā)區(qū)等高危險(xiǎn)地區(qū)拓展[33]，而且隨著未來(lái)人口的繼續(xù)增加和城市化、工業(yè)化的進(jìn)一步發(fā)展，該趨勢(shì)仍將繼續(xù)。在1970-2010年的30年時(shí)間內(nèi)，全球受洪水威脅地區(qū)的居住人口平均每年增長(zhǎng)了114%、易受熱帶氣旋影響的人口增加了192%，而全球過(guò)半數(shù)的大城市(即人口在200萬(wàn)～1 500萬(wàn))位于極易受地震影響的區(qū)域內(nèi)[33-34]。然而不容置疑的是，在人類(lèi)社會(huì)發(fā)展和科技水平提高的帶動(dòng)下，防災(zāi)減災(zāi)備災(zāi)措施也得到不斷提高，并隨著未來(lái)科技的進(jìn)一步發(fā)展而繼續(xù)改變，例如災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的建立、建筑物修建標(biāo)準(zhǔn)的提高、居民災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)知識(shí)的增加和風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)的增強(qiáng)等[26]。

1.1.2 災(zāi)害記錄統(tǒng)計(jì)口徑的動(dòng)態(tài)變化

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，自然災(zāi)害歷史事件的記錄手段會(huì)改變，不同時(shí)期歷史記錄的統(tǒng)計(jì)口徑會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致一段時(shí)期內(nèi)的歷史記錄標(biāo)準(zhǔn)不一致，無(wú)法直接作為自然災(zāi)害概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的有效樣本。

一方面，風(fēng)險(xiǎn)源的強(qiáng)度監(jiān)測(cè)手段隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷改進(jìn)。例如，熱帶氣旋的觀測(cè)手段和定強(qiáng)方法，在1975年以前依靠高空觀測(cè)，1976-1987年期間由衛(wèi)星和高空觀測(cè)共同完成，1988年以后主要依靠衛(wèi)星觀測(cè)[35]；降水量的測(cè)量技術(shù)和設(shè)備也在不斷改進(jìn)，當(dāng)前國(guó)內(nèi)用于觀測(cè)降水量的儀器有人工觀測(cè)雨量器、翻斗式遙測(cè)雨量計(jì)、翻斗式雨量傳感器、稱重式降水傳感器等，不同儀器的工作原理不同，測(cè)得的降水量也存在差異[36]。

另一方面，風(fēng)險(xiǎn)承受體的災(zāi)情統(tǒng)計(jì)制度和方法也在不斷變化[37]。我國(guó)建國(guó)初期災(zāi)情調(diào)查對(duì)象主要以農(nóng)村自然災(zāi)害損失為主，2004年起不再僅集中在農(nóng)村[38]；而災(zāi)情信息獲取的方式由傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和測(cè)量發(fā)展到基于遙感技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，其大大提高了災(zāi)情信息獲取的時(shí)效性、便捷性[39]。

1.2 有效歷史資料的界定

自然災(zāi)害概率風(fēng)險(xiǎn)分析的基本原理是將歷史記錄看做自然災(zāi)害事件的樣本，其潛在假設(shè)為：所用歷史記錄所處時(shí)期的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)與當(dāng)前系統(tǒng)相似，歷史記錄可以作為當(dāng)前災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的有效樣本[40]。然而，如前所述，自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)源和(或)風(fēng)險(xiǎn)承受體是動(dòng)態(tài)變化的，風(fēng)險(xiǎn)源的發(fā)生規(guī)律和(或)風(fēng)險(xiǎn)承受體的脆弱性會(huì)發(fā)生變化，久遠(yuǎn)歷史記錄所處時(shí)期的風(fēng)險(xiǎn)源概率分布函數(shù)和(或)風(fēng)險(xiǎn)承受體脆弱性函數(shù)可能與當(dāng)前不同，加之歷史記錄的統(tǒng)計(jì)口徑會(huì)發(fā)生變化，久遠(yuǎn)歷史記錄可能不是當(dāng)前災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)函數(shù)的有效樣本，即概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的歷史資料存在有效性問(wèn)題。

鑒于此，有效歷史資料可界定為：考慮到自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)和歷史記錄統(tǒng)計(jì)口徑的動(dòng)態(tài)變化，能夠作為當(dāng)前災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)相關(guān)函數(shù)有效樣本的歷史資料為有效歷史資料。在一定程度上，風(fēng)險(xiǎn)源發(fā)生規(guī)律的概率分布函數(shù)和風(fēng)險(xiǎn)承受體的脆弱性函數(shù)分別由風(fēng)險(xiǎn)源和風(fēng)險(xiǎn)承受體各自決定，兩者之間相互獨(dú)立，需分別考慮兩者的歷史資料有效性問(wèn)題。其中，風(fēng)險(xiǎn)源發(fā)生規(guī)律概率分布函數(shù)的估計(jì)使用歷史記錄中關(guān)于風(fēng)險(xiǎn)源強(qiáng)度方面的指標(biāo)，而風(fēng)險(xiǎn)承受體脆弱性函數(shù)的估計(jì)使用關(guān)于損失方面的指標(biāo)。根據(jù)歷史災(zāi)害事件發(fā)生的時(shí)間順序，相對(duì)應(yīng)的歷史記錄組成時(shí)間序列數(shù)據(jù)，通過(guò)分析時(shí)間序列數(shù)據(jù)的一致性可判斷歷史資料的有效性。

2 自然災(zāi)害概率風(fēng)險(xiǎn)歷史資料有效性檢驗(yàn)

2.1 有效歷史資料獲取的關(guān)鍵問(wèn)題

歷史資料的有效性是由自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)在歷史時(shí)期的動(dòng)態(tài)變化或者歷史記錄統(tǒng)計(jì)口徑的變化引起的，相應(yīng)地表現(xiàn)為歷史時(shí)期組成的序列資料存在變點(diǎn)。對(duì)歷史記錄構(gòu)成的時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行變點(diǎn)檢驗(yàn)，選取接近當(dāng)前的一個(gè)變點(diǎn)之后的歷史資料，即可得到當(dāng)前概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的有效歷史資料。

目前，有部分學(xué)者定性地劃分了災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)變化的時(shí)間點(diǎn)。例如，Stewart和Li評(píng)估在溫室效應(yīng)和不同應(yīng)對(duì)措施影響下居民建筑物的熱帶氣旋動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，將1980年代前、后作為動(dòng)態(tài)變化的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，分別估計(jì)兩個(gè)階段的脆弱性函數(shù)，進(jìn)而評(píng)估在不同減災(zāi)措施下的損失情況來(lái)表征動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[41]。龐西磊按照“五年計(jì)劃”劃分歷史數(shù)據(jù)，求解不同“五年計(jì)劃”時(shí)段的風(fēng)險(xiǎn)表征動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[42-43]。黃崇福界定了自然災(zāi)害動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析的基本原理[44]，指出需依據(jù)不同綜合環(huán)境或者內(nèi)在屬性條件而劃分歷史記錄數(shù)據(jù)[45-46]，然而并未指出具體的劃分方法。

在風(fēng)險(xiǎn)更新的實(shí)踐應(yīng)用方面，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化時(shí)間點(diǎn)的確定也缺乏詳細(xì)論證。例如，美國(guó)地質(zhì)勘探局(USGS)從1976年第一張地震危險(xiǎn)性概率區(qū)劃圖發(fā)布以來(lái)，根據(jù)最新的研究成果、觀察資料等分別于1990年、1996年、2002年、2008年、2014年和2016年對(duì)其進(jìn)行了更新[47]；我國(guó)地震區(qū)劃圖從新中國(guó)成立以來(lái)到現(xiàn)在，分別于1957年、1977年、1992年、2001年、2016年進(jìn)行了5次更新，第五代區(qū)劃圖于2016年6月1日起在全國(guó)正式實(shí)施[48]。此外，為了適應(yīng)2008年汶川特大地震后的恢復(fù)重建工作的需要，基于對(duì)地震災(zāi)區(qū)的新資料和新認(rèn)識(shí)，局部更新了汶川地震災(zāi)區(qū)的地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖[49]。

如前所述，歷史記錄有效性選取的關(guān)鍵是判斷自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)在歷史記錄所跨越的時(shí)間段內(nèi)是否出現(xiàn)變化，表現(xiàn)為對(duì)應(yīng)時(shí)間段內(nèi)歷史記錄組成的序列數(shù)據(jù)是否存在變點(diǎn)的問(wèn)題，該問(wèn)題是統(tǒng)計(jì)學(xué)研究中的一個(gè)熱點(diǎn)。

序列數(shù)據(jù)的變點(diǎn)問(wèn)題是指某一過(guò)程或現(xiàn)象在某個(gè)(些)階段或位置內(nèi)在機(jī)制發(fā)生了變化，導(dǎo)致該過(guò)程或現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的序列數(shù)據(jù)在某(些)處的某性質(zhì)發(fā)生變化；在過(guò)程或現(xiàn)象內(nèi)機(jī)制變化信息未知的情況下，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析對(duì)應(yīng)的序列數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)其中變點(diǎn)等相關(guān)信息，進(jìn)而了解對(duì)應(yīng)過(guò)程或現(xiàn)象的內(nèi)在變化情況并采取響應(yīng)措施等。目前，變點(diǎn)問(wèn)題的相關(guān)理論和方法的應(yīng)用領(lǐng)域，也不僅僅局限于最初的生產(chǎn)線上的質(zhì)量控制問(wèn)題[50]，已經(jīng)發(fā)展到氣象學(xué)[51]、經(jīng)濟(jì)[52]、金融[53]、行為學(xué)[54]、流行病、生物學(xué)[55-56]、圖像識(shí)別[57-58]等眾多領(lǐng)域。

2.2 有效歷史資料獲取的變點(diǎn)檢驗(yàn)法

2.2.1 變點(diǎn)檢驗(yàn)的基本思想

變點(diǎn)問(wèn)題是指在某一過(guò)程或現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的按照時(shí)間等順序組成的序列數(shù)據(jù)中，由于該過(guò)程或現(xiàn)象內(nèi)在機(jī)制的變化，導(dǎo)致該序列數(shù)據(jù)在某處(或某些處)的某個(gè)性質(zhì)發(fā)生了變化。基于上述序列數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)“其是否存在變化”、“在何處(或哪些處)”以及“發(fā)生怎樣的變化”等問(wèn)題的研究，便是變點(diǎn)問(wèn)題的統(tǒng)計(jì)研究。

具體地，統(tǒng)計(jì)學(xué)中的變點(diǎn)是指按照一定順序排列的序列數(shù)據(jù)，在某個(gè)(些)點(diǎn)處，其某些性質(zhì)發(fā)生了變化，則該點(diǎn)(集)稱為變點(diǎn)。其中，序列的順序多為時(shí)間先后順序，也可為按照一定規(guī)則的空間位置順序[59]等。

變點(diǎn)問(wèn)題源于生產(chǎn)流水線上產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗(yàn)問(wèn)題，即從生產(chǎn)流水線上抽檢產(chǎn)品，檢測(cè)產(chǎn)品質(zhì)量的波動(dòng)情況是否超過(guò)控制范圍。一旦檢測(cè)到抽檢的產(chǎn)品質(zhì)量超過(guò)控制線，則給出預(yù)警以免出現(xiàn)更多的次品。

表1 變點(diǎn)檢驗(yàn)的主要方法簡(jiǎn)介

針對(duì)變點(diǎn)問(wèn)題的科學(xué)研究，一般認(rèn)為起源于1954年P(guān)age發(fā)表的關(guān)于生產(chǎn)質(zhì)量控制的連續(xù)檢驗(yàn)方案的文章，詳細(xì)介紹了累積和的變點(diǎn)檢驗(yàn)法(cumulative sum， CuSum)[60]。發(fā)展至今，變點(diǎn)問(wèn)題的研究?jī)?nèi)容和理論基礎(chǔ)均得到了極大的豐富和擴(kuò)展。針對(duì)變點(diǎn)問(wèn)題的研究?jī)?nèi)容，采用不同的標(biāo)準(zhǔn)可作出不同的劃分[61-63]：根據(jù)序列中樣本的產(chǎn)生過(guò)程，分為連續(xù)抽樣方法(或事中)和固定抽樣方法(或事后)變點(diǎn)問(wèn)題；依據(jù)變點(diǎn)處的表現(xiàn)形式，可分為突變和漸變變點(diǎn)問(wèn)題；由序列中樣本之間的關(guān)系，可分為獨(dú)立樣本和相依樣本情況下的變點(diǎn)問(wèn)題；從變化的性質(zhì)，可分為均值、方差、斜率等統(tǒng)計(jì)特征值變化的變點(diǎn)問(wèn)題；等等。對(duì)于上述眾多類(lèi)型的變點(diǎn)問(wèn)題，變點(diǎn)的理論基礎(chǔ)也相應(yīng)地壯大起來(lái)，包括數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論(變點(diǎn)的假設(shè)檢驗(yàn)等)、貝葉斯理論(變點(diǎn)估計(jì))、小波分析理論(變點(diǎn)識(shí)別)、系統(tǒng)控制理論(變點(diǎn)研究的應(yīng)用)等等[61, 64]。

2.2.2 變點(diǎn)檢驗(yàn)的主要方法

關(guān)于變點(diǎn)檢驗(yàn)的方法主要有最小二乘法、廣義似然比檢驗(yàn)、貝葉斯方法、局部比較法、非參數(shù)方法等[65]。由于變點(diǎn)問(wèn)題類(lèi)型復(fù)雜、多樣，相應(yīng)地變點(diǎn)檢驗(yàn)的方法眾多，不同方法具有不同的適應(yīng)性和優(yōu)缺點(diǎn)(表1)，針對(duì)具體的問(wèn)題可以選擇具體的方法。

3 結(jié)論與展望

3.1 結(jié)論

由于自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化性和歷史災(zāi)害記錄資料統(tǒng)計(jì)口徑的變化，久遠(yuǎn)歷史資料可能不是當(dāng)前概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的有效樣本，即歷史資料存在有效性的問(wèn)題。隨著氣候變化和快速城市化的發(fā)展，風(fēng)險(xiǎn)源所處的自然環(huán)境會(huì)發(fā)生變化，風(fēng)險(xiǎn)承受體所處的社會(huì)系統(tǒng)更是變化迅速，導(dǎo)致不同時(shí)期的自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)會(huì)改變；同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，不同時(shí)期歷史記錄的統(tǒng)計(jì)口徑也會(huì)出現(xiàn)變化，因此開(kāi)展自然災(zāi)害概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)應(yīng)檢驗(yàn)歷史資料的有效性。

歷史資料的有效性是由自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)或者歷史記錄統(tǒng)計(jì)口徑的動(dòng)態(tài)變化引起的，相對(duì)應(yīng)地表現(xiàn)為歷史時(shí)期的災(zāi)害記錄序列會(huì)出現(xiàn)變點(diǎn)。通過(guò)檢驗(yàn)歷史記錄構(gòu)成的序列數(shù)據(jù)是否存在變點(diǎn)，可以判斷對(duì)應(yīng)的歷史資料的有效性，接近當(dāng)前的一個(gè)變點(diǎn)之后的歷史資料可近似作為自然災(zāi)害概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的有效資料。由于變點(diǎn)問(wèn)題類(lèi)型的復(fù)雜、多樣，相應(yīng)地變點(diǎn)檢驗(yàn)的方法眾多，諸如最小二乘法、廣義似然比檢驗(yàn)、貝葉斯方法、局部比較法、非參數(shù)方法等，不同方法具有不同的適應(yīng)性和優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)具體的問(wèn)題需選擇合適的方法。

歷史資料作為概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，本文將變點(diǎn)檢驗(yàn)方法引入自然災(zāi)害概率風(fēng)險(xiǎn)歷史資料的有效性檢驗(yàn)中，以期從數(shù)據(jù)層面提高災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果的可靠性。

3.2 展望

3.2.1 歷史資料的選取理念

本文探討的歷史資料存在有效性的問(wèn)題，提出開(kāi)展災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)應(yīng)摒棄“數(shù)據(jù)資料的時(shí)間序列越長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果越可靠”的觀念。通過(guò)分析歷史階段災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)以及歷史記錄統(tǒng)計(jì)口徑的動(dòng)態(tài)變化，選取合適時(shí)間尺度或情景條件下的歷史記錄，作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的有效資料。

理論上，風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)變化是由所處綜合環(huán)境或內(nèi)部屬性的變化引起的[44]，時(shí)間只是標(biāo)定變化的一個(gè)指標(biāo)，有效的歷史資料所處時(shí)期的風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)和當(dāng)前評(píng)估時(shí)是近似的。歷史資料有效性檢驗(yàn)的關(guān)鍵是對(duì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)變化本質(zhì)以及統(tǒng)計(jì)口徑標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)識(shí)和理解，找到動(dòng)態(tài)變化的原因，選取一致條件下的歷史記錄作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的有效資料。

實(shí)踐中，自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)的復(fù)雜性和不確定性以及統(tǒng)計(jì)口徑記載的不詳實(shí)性，使得對(duì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)以及統(tǒng)計(jì)口徑標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)變化的認(rèn)識(shí)不充分，而依據(jù)歷史資料構(gòu)成序列數(shù)據(jù)的變點(diǎn)檢驗(yàn)反推動(dòng)態(tài)變化繼而得到有效歷史資料，這是本文引入變點(diǎn)檢驗(yàn)方法的出發(fā)點(diǎn)。

3.2.2 動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論

有效歷史資料是與當(dāng)前災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)相似以及統(tǒng)計(jì)口徑一致的歷史記錄。基于有效歷史資料的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果本質(zhì)上是與當(dāng)前綜合環(huán)境或內(nèi)在屬性相似條件下的風(fēng)險(xiǎn)[44]，進(jìn)而需依據(jù)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析的基本原理——“研究綜合環(huán)境和內(nèi)在屬性變化對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源和風(fēng)險(xiǎn)承受體的影響”開(kāi)展動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

此外，考慮歷史資料有效性的自然災(zāi)害概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估面臨的小樣本問(wèn)題將更加突出。由于自然災(zāi)害事件的低發(fā)生率，自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估通常面臨小樣本問(wèn)題，再考慮有效性檢驗(yàn)，可用的歷史資料將更加有限，小樣本問(wèn)題會(huì)更加突出，而可充分利用不完備信息的信息擴(kuò)散技術(shù)將繼續(xù)發(fā)揮作用[79]。

最后，歷史資料有效性檢驗(yàn)是自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估最主要的實(shí)踐應(yīng)用——保險(xiǎn)業(yè)、風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖制作的基礎(chǔ)。其中，保險(xiǎn)業(yè)是概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，其利用歷史記錄厘定恰當(dāng)?shù)馁M(fèi)率；風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖的制作中也往往采用風(fēng)險(xiǎn)源的歷史強(qiáng)度記錄作為其中一個(gè)指標(biāo)或用于風(fēng)險(xiǎn)源發(fā)生規(guī)律的評(píng)估。

本文主要從理論層面探討了概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估歷史資料的有效性檢驗(yàn)問(wèn)題，后續(xù)將開(kāi)展有效歷史資料選取的案例驗(yàn)證及在此基礎(chǔ)上的動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)踐。